柔性太阳能电池封装工艺简介

薄膜太阳能电池封装工艺简介目录•一、薄膜封装工艺概述•二、柔性薄膜封装工艺简介2.1键合工艺介绍2.2覆涂贴膜工艺介绍2.3层压工艺介绍2.4高压釜工艺介绍封装工艺概述•薄膜非晶硅电池的封装方法多种多样，如何选择，是要根据其使用的区域，场合和具体要求而确定。•不同的封装方法，其封装材料、制造工艺是不同的，相应的制造成本和售价也不同。下面介绍目前几种封装方法：封装工艺概述•适用：电池芯板储存•制造工艺流程：•电池芯板→覆涂UV胶→紫外光固→分类储存1、电池/UV光固胶封装工艺概述•适用：小型太阳能应用产品，且应用产品上有对太阳能电池板进行密封保护，如风帽、收音机、草坪灯、庭院灯、工艺品、水泵、充电器、小型电源等•制造工艺流程：•电池芯板→贴PVC膜→切割→边缘处理→焊线→焊点保护→检测→包装•（注：边缘处理目的是防止短路，边缘处理的方法有化学腐蚀法、激光刻划法等）2、电池/PVC膜封装工艺概述•适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，要求不高的小型户用电源（几十瓦以下）等•制造工艺流程：•电池芯板（或芯板切割→边缘处理）→贴PVC膜→焊线→焊点保护→检测→装边框（电池四周加套防震橡胶）→装插座→检测→包装•该方法制造的组件特点：制造工艺简单、成本低，但防水性、防腐性、可靠性差。3、组件封装：⑴电池/PVC膜封装工艺概述•适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，户用发电系统等•制造工艺流程：•电池芯板（或芯板切割→边缘处理）→焊涂锡带→检→EVA/PET层压→检测→装边框（边框四周注电子硅胶）→装接线盒（或装插头）→连接线夹→检测→包装•该方法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好，成本高。•非晶硅电池封装工艺⑵电池/EVA/PET（或TPT）封装工艺概述•适用：发电系统等•制造工艺流程：•电池芯板→电池四周喷砂或激光处理（10mm）→超声焊接→检测→层压（电池/EVA/经钻孔的普通玻璃）→装边框（或不装框）→装接线盒→连接线夹→检测→包装•该方法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好，成本高。⑶电池/EVA/普通玻璃封装工艺概述•适用：光伏发电站等•制造工艺流程：•电池芯板→电池四周喷砂或激光处理（10mm）→超声焊接→检测→层压（钢化玻璃/EVA/电池/EVA/经钻孔的普通玻璃）→装边框（或不装框）→装接线盒→连接线夹→检测→包装•该方法制造的组件特点：稳定性和可靠性好，具有抗冰雹、抗台风、抗水汽渗入、耐腐蚀、不漏电等优点，但造价高。•非晶硅电池封装工艺⑷钢化玻璃/EVA/电池/EVA/普通玻璃柔性太阳能电池组件封装方法•一种柔性太阳能电池组件的制备方法，其具体步骤为：•1)首先将高分子薄膜平铺；•2)将布基裁切成所需的规格，平放在高分子薄膜上；•3)将单元太阳能电池芯片置入布基，使用层压机进行低温热压固定；•4)取出后做好电路焊接与保护；柔性太阳能电池组件封装方法•5)将固定完毕后的太阳能组件面朝下平铺，底面布基覆盖在最上层；•6)再使用层压机进入热压环节将其封压；•7)取出组件，将其边缘裁切整齐；•8)制作出线部分，扎带部分。•经过热压处理，将太阳能电池芯片粘接于柔性载体(如布基)或保护膜中，可任意弯曲折展，轻巧便于携带。其表面附着透光性良好的乙烯-聚四氟乙烯(ETFE)保护膜，使产品具有高抗污、防腐蚀、抗拉伸、耐摔砸、耐热绝缘等特点。柔性太阳能电池组件封装方法•电池片切割：将整块电池切成所需要的尺寸•电池片直接的链接：超声焊接机•层封：将做好的电池衬底（帆布料）经卷压封装机与Tedlar层压封装•安装接线头或接线盒：接线盒主要是用来连出导线的，盒内有装反向二极管，防止太阳能电池片串与串之间电流的，再一个也要和太阳能电池相搭配，既美观又实用，接线方便。CIGS柔性电池组件封装方法：封装工艺概述柔性组件垂直结构图背板柔性衬底PVB胶膜前电池板高透膜制备传来的前电池键合摊铺PVB合背板裁切PVB层压工序成品层压半成品层压检验返修功率测试装接线盒清洗包装入库高压釜背柔性衬底清洗合格不合格覆涂UV胶紫外光固贴ETFE膜砷化镓薄膜柔性封装工艺生产流程键合工艺•引线键合基本要求有：•（1）首先要对焊盘进行等离子清洗；•（2）注意焊盘的大小，选择合适的引线直径；•（3）键合时要选好键合点的位置；•（4）键合时要注意键合时成球的形状和键合强度；•（5）键合时要调整好键合引线的高度和跳线的成线弧度。键合工艺•常用的引线键合设备有热压键合、超声键合和热超声键合。•引线键合工艺有球键合工艺和楔键合工艺两种。•球键合一般采用D75μｍ以下的细Au丝。主要是因为其在高温受压状态下容易变形、抗氧化性能好、成球性好。球键合一般用于焊盘间距大于100μｍ的情况下。目前也有用于50μｍ焊盘间距的例子。键合工艺•楔键合工艺既适用于Au丝，也适用于Al丝。二者的区别在于Al丝采用室温下的超声波键合，而Au丝采用150℃下的热超声键合。楔键合的一个主要优点是适用于精细尺寸，如50um以下的焊盘间距。但由于键合工具的旋转运动，其总体速度低于热超声球键合。最常见的楔键合工艺是Al丝超声波键合，其成本和键合温度较低。而Au丝楔键合的主要优点是键合后不需要密闭封装，由于楔键合形成的焊点小于球键合，特别适用于微波器件。键合设备覆涂贴膜工艺•1、直接复合法•采用涂胶复合生产工艺，在PET薄膜两面涂布胶水后与PVDF薄膜复合，PVDF为30μ，胶水层为10μ，PET薄膜为250μ，PVDF薄膜外购，基本上是杜邦的tedlar。产品有单面含氟薄膜和双面含氟薄膜，单面含氟寿命为15年，双面含氟寿命为25年。覆涂贴膜工艺•2、涂布法：•背板膜是采取涂布工艺，厚度为300~350μ，中间是250~300μ的PET薄膜，PET薄膜经过纳米硅化钛处理后两面涂布HFF涂层，每个涂层为25μ。薄膜的颜色为白色、黑色、透明色三种，基本色为白色，其他色是为了配合建筑物的颜色,最大幅宽1800mm。覆涂贴膜工艺涂覆机光固机覆膜机衬底的选取•为实现卷对卷大批量、低成本制造，柔性薄膜太阳能电池所用的柔性衬底（或称基底）材料应具有如下性能：•１）足够的强度，能够承受制备过程中的张拉应力；•２）良好的热稳定性，制备过程中衬底保证一定的温度；•３）热膨胀系数与ｐ－ｎ结光电转换材料相匹配；•４）价格尽量低廉；•５）良好的透光性。•此类薄膜太阳能电池可以与建筑物窗户实现一体化。目前柔性薄膜太阳能电池采用的衬底材料可分为２大类：金属及其合金和聚合物。柔性衬底材料柔性衬底材料•金属及其合金•金属与合金柔性材料用于薄膜太阳能电池衬底，可以使用较高的衬底温度沉积电池薄膜材料。金属类衬底主要有不锈钢、钛、铝、镍、锌、钼、铬、Ｉｎｃｏｎｅｌ合金（６１％Ｎｉ，２２％Ｃｒ，９％Ｍｏ，５％Ｆｅ）等［５］。不锈钢具有耐高温、耐腐蚀、导电性能优越、延展性好及成本低廉等优点，不锈钢成为薄膜太阳能电池柔性衬底的首选材料。以不锈钢作为薄膜太阳能电池衬底，有利于实现柔性电池卷对卷（ｒｏｌｌ－ｔｏｒｏｌ１）的生产工艺，对电池的大面积连续生产更具有经济价值。柔性衬底材料•聚合物•大多数有机聚合物膜材料具有密度小、可弯曲、耐冲击和易携带等特点，利用连续卷对卷印刷工艺生产能提高产率、降低生产成本。聚合物衬底主要有：聚对苯二甲酸二乙酯（ＰＥＴ）、聚萘二酸乙二醇酯（ＰＥＮ）、聚酰亚胺（ＰＩ）等聚合物［８］，甚至纸张也可以作为衬底材料［９－－１０］。尽管柔性有机材料完全可以取代玻璃作为衬底，但其不耐高温，因此要求较低的成膜温度，使得目前薄膜与基体之间的附着力较差，效率普遍偏低。相对玻璃衬底而言，有机柔性衬底由于其柔韧性释放应变，在薄膜制备过程中呈现小的应变。层压工艺：层压工序的作用：把前电池板、PVB胶膜、背板衬底压合到一起；太阳能电池组件层压机是实现从原材料到太阳能电池板过渡的关键设备；机构图：层压机结构出料台主机进料台加热站工作台真空泵层压机介绍•层压机主要结构：温度控制系统，液压系统，真空系统，PLC工控系统，传输系统等共5大控制系统构成。层压机的重要参数：1、主体材料：铝合金或不锈钢，不建议使用普通钢。2、真空抽气速率3、温度控制精度4、温度均匀性5、层压高度6、开启方式7、整机功率层压机原理层压机就是在真空条件下把多层物质进行压合的机械设备。真空层压机应用于太阳能电池组装生产线上。我们称之为太阳能电池组件层压机。无论层压机应用于哪种作业，其工作原理都是相同的。那就是在多层物质的表面施加一定的压力，将这些物质紧密地压合在一起。所不同的事根据层压的目的不同，压合的条件各不相同。层压机作用•层压机的作用就是要把这些物质压合在一起，并要求压合后，达到以下目的：1）、层压后无气泡2）、相融物质要融为一体3）、无法相融物质间要有一定的粘结强度。层压机的工艺流程•工艺条件：•a.压力；•b.温度；•c.真空度；•d.时间；•这4个条件是层压机封装太阳组件的必备条件。•工艺流程：•开盖━上室真空━放入待压组件━合盖━下室抽空━上室充气（层压过程）━下室充气━开盖━取出电池板；刚性层压示意：1）钢化玻璃2）EVA3）电池串4）EVA5）背板（TPT）封装结构图电池片玻璃柔性层压示意：1）柔性衬底2）PVB胶膜3）前电池板背板布基PVB胶膜前电池板高压釜工艺：•高压釜工序的作用：把层压的半成品进行蒸压，使之成为成品；高压釜工艺：•高压釜内部：高压釜介绍•玻璃高压釜（又称蒸压釜）设备是一个卧式高压容器，它是对初压后的平板夹层玻璃或弧形夹层玻璃进入釜后，通过加温加压，使之玻璃与PVB胶片全面结合牢固，是A类干法夹层玻璃生产线最后一道工序的关键设备。•高压釜原来是夹胶玻璃生产线的设备，现在是把这种设备借用到了非晶硅玻璃生产线中来了；高压釜结构高压釜的整体机构如下：釜体，空压机，冷干机，过滤器，进气管，排气管，水泵，进水管，排水管，红外加热管；釜内加热区分为四个区：上区，中区，下区，补偿区。高压釜工艺流程操作流程：1.开门2.把放有电池片的小车推入高压釜3.关门4.点击自动运行按钮，高压釜开始自动工作；高压釜工艺流程自动工作的流程：高压釜的六个阶段：升温升压—升温（保压）阶段—升压（保温）阶段—保温保压阶段—排气阶段；加热----充气------加热------充气-------保持温度和压力-------降温------排气（减压）高压釜工艺流程•工艺条件参数：•第一段温度，•第一段压力，•第二段温度，•第二段压力，•保温保压时间，•排气温度高压釜注意事项•高压釜属于高位设备，内部的气压可以达到12个大气压，操作人员必须持证上岗；•温度最高可以达到160度；•如果高压釜发生爆炸，200米范围内会变成平地；•高压釜运行过程中必须时刻有人监控；完！